水利工程論文-城市水環(huán)境與水資源承載能力的概念及量化研究框架摘要：自然界中的水資源量是有限的。而有限的水資源能支撐多大的社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，即水資源到底能有多大的承載能力？怎樣做才能保持水資源的可持續(xù)利用？這是水資源可持續(xù)利用管理需要回答的現(xiàn)實問題。關鍵詞：城市水環(huán)境水資源承載能力研究框架本文將從水資源承載能力的概念談到內(nèi)涵，揭示“水資源承載能力”的真正含義，討論水資源承載能力和水環(huán)境承載能力的概念；從影響水資源承載能力大小的主要因素分析來探討水資源承載能力量化研究的框架；并針對水資源承載能力計算提出幾個關鍵問題。1城市水環(huán)境與水資源承載能力概念1.1水資源承載能力的概念及內(nèi)涵水資源承載能力（CarryingCapacityofWaterResourcesCCWR，又可翻譯成SupportingCapacityofWaterResourcesSCWR）的概念，最早源自于生態(tài)學中的“承載能力”（CarryingCapacity）一詞，是自然資源承載能力的一部分。其研究的主體是資源與環(huán)境系統(tǒng)，客體是人類或更廣泛的生物群體。而“承載能力”的概念最早可以追溯到馬爾薩斯（Malthus）“人口理論”中關于“有限糧食對人口增長的支撐能力”的論述（SeidlandTisdell,1999）。20世紀90年代早期，有的學者提出了水資源承載能力的概念并被應用于干旱半干旱地區(qū)和城市區(qū)（施雅鳳等，1992；李令躍，2000；Guo等，2001；左其亭、陳曦，2003）。近年來，我國不少學者對水資源承載能力的概念及計算方法進行了深入探討。關于水資源承載能力的定義，人們從不同研究角度給出了不同的定義，這里列舉幾個代表性的定義：（1）水資源承載能力是指某一地區(qū)的水資源，在一定社會歷史和科學技術發(fā)展階段，在不破壞社會和生態(tài)系統(tǒng)時，最大可承載（容納）的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口的能力，是一個隨著社會、經(jīng)濟、科學技術發(fā)展而變化的綜合目標（施雅鳳等，1992）；（2）在某一歷史發(fā)展階段的技術、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平條件下，水資源對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的最大支撐能力（劉燕華，2000）；（3）某一歷史發(fā)展階段，以可預見的技術、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，在水資源得到合理開發(fā)利用下，該地區(qū)人口增長與經(jīng)濟發(fā)展的最大容量（李令躍，2000）；（4）一個流域、一個地區(qū)、一個國家，在不同階段的社會經(jīng)濟和技術條件下，在水資源合理開發(fā)利用的前提下，當?shù)厮Y源能夠維系和支撐的人口、經(jīng)濟和環(huán)境規(guī)模總量（何希吾，2000）；（5）一定的區(qū)域內(nèi)，在一定的生活水平和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下，天然水資源的可供水量能夠支持人口、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的能力或限度（馮尚友，2000）；（6）水資源承載能力，指的是在一定流域或區(qū)域內(nèi)，其自身的水資源能夠持續(xù)支撐經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模，并維系良好的生態(tài)系統(tǒng)的能力（汪恕誠，2001）；（7）可理解為某一區(qū)域的水資源條件在“自然-人工”二元模式影響下，以可預見的技術、經(jīng)濟、社會發(fā)展水平及水資源的動態(tài)變化為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，經(jīng)過合理優(yōu)化配置，對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展所能提供的最大支撐能力（惠泱河等，2001）；（8）在一定的水資源開發(fā)利用階段，滿足生態(tài)需水的可利用水量能夠維系有限發(fā)展目標的最大的社會-經(jīng)濟規(guī)模（夏軍，2002）。關于水資源承載能力的定義還可以列舉很多。盡管在表述上各有不同，但其表現(xiàn)的基本觀點和思路并無本質(zhì)差異，都強調(diào)了“水資源支撐能力”的含義。從水資源承載能力的含義來分析，至少具有如下幾點內(nèi)涵（左其亭、陳曦，2003）：（1）在“水資源承載能力”概念中，主體是水資源，客體是人類及其生存的社會經(jīng)濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)，或更廣泛的生物群體及其生存需求?！八Y源承載能力”就是要滿足客體對主體的需求或壓力，也就是水資源對社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐規(guī)模；（2）“水資源承載能力”具有空間屬性。它是針對某一區(qū)域來說的，因為不同區(qū)域的水資源量、水資源可利用量、需水量以及社會發(fā)展水平、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)與條件、生態(tài)與環(huán)境問題等方面可能不同，水資源承載能力也可能不同。因此，在水資源承載能力定義或計算時，首先要圈定研究區(qū)范圍。（3）“水資源承載能力”具有時間屬性。在眾多定義中均強調(diào)了“在某一階段”，這是因為在不同時段內(nèi)，社會發(fā)展水平、科技水平、水資源利用率、污水處理率、用水定額以及人均對水資源的需求量等均有可能不同。因此，在水資源承載能力定義或計算時，也要指明研究時段，并注意不同階段的水資源承載能力可能有所變化。（4）“水資源承載能力”對社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐標準應該是以“可承載”為準則。在“水資源承載能力”的概念和計算中，必須要回答：水資源對社會經(jīng)濟發(fā)展支撐到什么標準時才算是最大限度的支撐。也只有在定義了這個標準后，才能進一步計算水資源承載能力。一般，可以把“維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)”作為水資源承載能力的基本準則。（5）必須承認水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)之間是相互依賴、相互影響的復雜關系。不能孤立地計算水資源系統(tǒng)對某一方面的支撐作用，而是要把水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合起來進行研究，在社會經(jīng)濟水資源生態(tài)復合大系統(tǒng)中，尋求滿足水資源可承載條件的最大發(fā)展規(guī)模，才是水資源承載能力。（6）“滿足水資源承載能力”僅僅是可持續(xù)發(fā)展量化研究“可承載”準則的一部分（“可承載”準則包括資源可承載、環(huán)境可承載。資源可承載又包括水資源可承載、土地資源可承載等），它還必須配合其它準則（有效益、可持續(xù)），才能保證區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。因此，在研究水資源可持續(xù)利用合理配置時，應以“水資源承載能力”為基礎，以可持續(xù)發(fā)展為準則（包括可承載、有效益、可持續(xù)），建立水資源優(yōu)化配置模型。根據(jù)以上分析，本書作者曾把“水資源承載能力”簡單定義為：“一定區(qū)域、一定時段，維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，水資源系統(tǒng)支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的最大規(guī)模”（左其亭、陳曦，2003），可以概括為圖1.1的概念圖。圖1.1可以形象地表達出水資源承載能力的概念，簡單解釋如下：水資源系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)相互支撐、共同作用，來共同支撐社會經(jīng)濟系統(tǒng)。社會經(jīng)濟系統(tǒng)對水資源系統(tǒng)可以進行開發(fā)利用和保護，對生態(tài)系統(tǒng)一方面可以進行保護，一方面又有可能進行破壞。因此，社會經(jīng)濟系統(tǒng)與水資源系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)之間又是相互制約的關系。如果支撐的社會經(jīng)濟規(guī)模太大，水資源系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)就難以支撐，難以確保水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。在一定條件下，如果生態(tài)系統(tǒng)達到良性循環(huán)的極限，這時其對應的社會經(jīng)濟最大規(guī)模就稱為是“承載能力”。因此，水資源承載能力是在“社會經(jīng)濟水資源生態(tài)復合大系統(tǒng)”有機運轉(zhuǎn)下，達到“生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)”目標時的“最大社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)?！薄Ｔ谔囟ǖ某鞘袇^(qū)，所確定的水資源承載能力就是城市水資源承載能力。因此，可以仿照水資源承載能力的定義，把“城市水資源承載能力”簡單定義為：“在特定的城市區(qū)，一定時段內(nèi)，維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，水資源系統(tǒng)支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的最大規(guī)?！?。與一般流域或區(qū)域相比，城市區(qū)人類活動強烈，人口、工業(yè)、商業(yè)集中，本地水資源一般滿足不了城市用水需要，污水排放集中且量大，水資源承載能力計算一般比較復雜。另外，一般城市區(qū)不是一個完整的流域，在計算城市水資源承載能力時，要滿足流域（或更大區(qū)域）尺度上的水資源承載能力要求（或水資源可持續(xù)利用要求）。也就是說，城市水資源承載能力計算一般是基于一定水資源邊界條件下進行的。1.2水資源承載能力的影響因素從以上關于水資源承載能力的內(nèi)涵分析可以引申出影響水資源承載能力大小的主要因素，大致可以分為三大類：第一類：水資源系統(tǒng)本身特性水資源系統(tǒng)是水資源承載能力的主體，水資源系統(tǒng)的可利用水資源量大小是其承載能力的內(nèi)因。也就是說，水資源承載能力大小首先是由水資源系統(tǒng)所能提供的水資源量決定的。在城市區(qū)，一般本地水資源滿足不了用水的需求，需要考慮流域（或更大區(qū)域）一定的水資源條件。第二類：人類活動能力及意識形態(tài)人類是水資源承載能力的客體，在很大程度上影響著水資源承載能力。（1）水資源利用率。這是決定單位水資源量能夠養(yǎng)活多少人口或帶來多大經(jīng)濟效益的重要指標，是水資源承載能力計算的關鍵指標。（2）科技進步通過提高水資源利用率、重復利用率、污水處理率等提高水資源承載能力。科學技術能促進經(jīng)濟增長，提高資源利用效率，降低污染處理成本，改善人類生存環(huán)境。隨著科技的進步，原來不能治理的污染現(xiàn)在可以治理了，原來需要花費很大代價才能治理的污染現(xiàn)在需要花費較小的代價。這些變化都有可能促進水資源承載能力的提高。（3）本區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。它反映一個國家或地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃或發(fā)展模式，對水資源的分配和利用有重要影響，從而影響到水資源承載能力。（4）管理體制和法制。它反映了人們用水、治水、保護水資源的基本思路。有些管理體制或法制對水資源的利用和保護有積極作用，有些甚至有消極作用。這在很大程度上影響著水資源承載能力。第三類：定義“是否可承載”的目標差異這是關系到水資源承載能力計算的一個關鍵問題，也就是，要人為確定“達到什么樣的標準時的最大承受能力才是水資源的承載能力”。前文在定義“水資源承載能力”概念時，是以“維系生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)”為判斷目標。另外，也可以制定一些判斷目標，計算得到人為干預下的水資源承載能力?？隙〞驗榇_定的目標差異而導致計算結(jié)果的不一致。1.3水環(huán)境承載能力的概念及內(nèi)涵前文對水資源承載能力的概念進行過簡單介紹和探討。從對水資源承載能力的定義和解釋中可以看出，水資源承載能力特別強調(diào)“生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)”這個目標。針對水環(huán)境來說，水體到底能容納多大的污水及污染物，這是水環(huán)境承載能力計算問題。在城市區(qū)，生態(tài)與環(huán)境狀況在很大程度上取決于城市區(qū)所具有的水資源數(shù)量和水資源質(zhì)量。因此，可以說，水環(huán)境承載能力是城市水資源承載能力表現(xiàn)的重要方面和前提條件。關于水環(huán)境承載能力的概念及與水資源承載能力的關系，汪恕誠（2001）曾論述為“水資源承載能力講的是用水即取水這一面。你用了水之后，產(chǎn)生了污水，污水又排放到一定的水域里去，這個水域能夠承載多少污水和污染物的排放呢？因此，水環(huán)境承載能力指的是在一定的水